JPH1124753A - 位置合わせ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置合わせを行う２つの部材に付された位置
合わせ用マークの画像を一括して取り込み、的確に認識
すること。 【解決手段】 本発明は、部材Ａに付された位置合わせ
用マークＭ１と部材Ｂに付された位置合わせ用マークＭ
２とを対向させた状態で所定のオフセットをつけて位置
合わせする位置合わせ装置１であり、位置合わせ用マー
クＭ１と位置合わせ用マークＭ２との間に配置され、位
置合わせ用マークＭ１、Ｍ２からの反射光を各々直角方
向に反射させる直角プリズムＰ１と、直角プリズムＰ１
で反射した位置合わせ用マークＭ１の反射光または位置
合わせ用マークＭ２の反射光のいずれか一方を直角方向
に反射させて再度直角プリズムＰ１で反射させる直角プ
リズムＰ２と、直角プリズムＰ１で反射した位置合わせ
用マークＭ１、Ｍ２からの反射光を一括して取り込むカ
メラ２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの部材に各々
付された位置合わせ用マークを基準として位置合わせを
行う位置合わせ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体素子と基板との位置決め
を行う場合には、半導体素子に付された位置合わせ用マ
ークと基板に付された位置合わせ用マークとを合わせる
ように半導体素子または基板を移動し、基板上の正確な
位置に半導体素子を実装できるようにしている。

【０００３】図４は従来の位置合わせ装置を説明する構
成図である。この位置合わせ装置では、半導体素子等か
ら成る部材Ａと基板等から成る部材Ｂとの位置合わせを
行うにあたり、部材Ａに付された位置合わせ用マークＭ
１と部材Ｂに付された位置合わせ用マークＭ２とを所定
のオフセットをつけて合わせるようにしている。

【０００４】位置合わせ装置としては、２つの直角プリ
ズムＰ１０、Ｐ２０によって構成される光学系（図中破
線参照）と、２つの直角プリズムＰ１０、Ｐ２０で反射
した位置合わせ用マークＭ１およびＭ２の画像を一括し
て取り込むカメラ２とから構成されている。

【０００５】この光学系においては、所定のオフセット
をつけて配置される位置合わせ用マークＭ１、Ｍ２の反
射光を一括してカメラ２で取り込むようにするため、そ
のオフセット量に応じて２つの直角プリズムＰ１０、Ｐ
２０をずらした状態で配置している。

【０００６】すなわち、部材Ａに付された位置合わせ用
マークＭ１からの反射光は直角プリズムＰ１０で反射し
てカメラ２で取り込まれる。一方、部材Ｂに付された位
置合わせ用マークＭ２からの反射光は直角プリズムＰ２
０で反射してカメラ２で取り込まれる。

【０００７】この際、直角プリズムＰ１０の位置に対し
て直角プリズムＰ２０の位置を位置合わせ用マークＭ１
とＭ２とのオフセット量に合わせてずらしているため、
位置合わせ用マークＭ１とＭ２とにオフセットがあって
も２つの反射光を一括してカメラ２で取り込めることに
なる。

【０００８】図５はカメラ２による取り込み画像を示す
図である。図４に示す従来の位置合わせ装置により位置
合わせマークＭ１、Ｍ２の反射光をカメラ２で取り込む
と、その反射光ｍ１、ｍ２が同一画面上に現れることに
なる。位置合わせを行うには、この２つの反射光ｍ１、
ｍ２の画面上の距離が所定の値になるよう図４に示す部
材Ａ、Ｂの位置を調整して所定のオフセットをつけて位
置合わせを行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな位置合わせ装置には次のような問題がある。すなわ
ち、従来の位置合わせ装置における光学系として、２つ
の直角プリズムによって２つの部材に付された位置合わ
せ用マークからの反射光を各々反射させているが、図４
に示すように、２つの直角プリズムＰ１０、Ｐ２０の鋭
角部分には、その欠けを防ぐために面取りが施されてい
る。

【００１０】従来の位置合わせ装置では、２つの直角プ
リズムＰ１０、Ｐ２０におけるこの鋭角部分がカメラ２
側に向いていることから、鋭角部分に施された面取りが
カメラ２で取り込む画像上において不感帯Ｎ（図５参
照）となって現れることになる。

【００１１】この不感帯Ｎは、カメラ２による画像取り
込みの倍率を高めるほど画面上で大きな領域を占めるこ
とになる。近年では位置合わせマークＭ１、Ｍ２が小さ
くなってきており、カメラ２の倍率を高めて位置合わせ
を行う必要がある。このため、画面上で不感帯Ｎが大き
な領域を占めると、位置合わせマークの反射光ｍ１、ｍ
２を画面上で認識できなくなるという問題が顕著に現れ
てきている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された位置合わせ装置である。すな
わち、本発明は、第１の部材に付された第１の位置合わ
せ用マークと第２の部材に付された第２の位置合わせ用
マークとを対向させた状態で所定のオフセットをつけて
位置合わせする位置合わせ装置であり、第１の位置合わ
せ用マークと第２の位置合わせ用マークとの間に配置さ
れ、第１の位置合わせ用マークからの反射光および第２
の位置合わせ用マークからの反射光を各々直角方向に反
射させる第１の反射手段と、この第１の反射手段で反射
した第１の位置合わせ用マークの反射光または第２の位
置合わせ用マークの反射光のいずれか一方を直角方向に
反射させて再度第１の反射手段で反射させる第２の反射
手段と、第１の反射手段で反射した第１の位置合わせ用
マークからの反射光および第２の位置合わせ用マークか
らの反射光を一括して取り込む画像取り込み手段とを備
えている。

【００１３】このような構成から成る本発明では、所定
のオフセットをもって配置される第１の位置合わせ用マ
ークまたは第２の位置合わせ用マークのいずれか一方か
らの反射光が第１の反射手段のみで反射して画像取り込
み手段で取り込まれる。また、もう一方の位置合わせ用
マークからの反射光は第１の反射手段で反射した後、第
２の反射手段で反射して再度第１の反射手段で反射して
画像取り込み手段で取り込まれる。

【００１４】つまり、この第２の反射手段で第１の位置
合わせ用マークと第２の位置合わせ用マークとのオフセ
ット量を吸収でき、第１の反射手段として直角を構成す
る２面で各々第１の位置合わせ用マークからの反射光と
第２の位置合わせ用マークからの反射光とを反射できる
ようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の位置合わせ装置
における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本
実施形態における位置合わせ装置を説明する構成図、図
２は位置合わせの状態を説明する断面図である。

【００１６】本実施形態における位置合わせ装置１で
は、図２に示すように、半導体素子等から成る部材Ａと
基板等から成る部材Ｂとの位置合わせを行うにあたり、
部材Ａに付された位置合わせ用マークＭ１と部材Ｂに付
された位置合わせ用マークＭ２とを所定のオフセットＯ
Ｆをつけて合わせる際に使用するものである。

【００１７】図１に示すように、本実施形態の位置合わ
せ装置１は、部材Ａと部材Ｂとの間に配置される直角プ
リズムＰ１および直角プリズムＰ２で構成される光学系
と、光学系で反射した位置合わせ用マークＭ１、Ｍ２の
画像を一括して取り込むカメラ２とから構成されてい
る。なお、直角プリズムＰ２は、光軸を妨げない程度の
大きさになっている。

【００１８】この光学系においては、直角プリズムＰ１
の直角を構成する２つの面Ｓ１、Ｓ２のうち、面Ｓ１に
よって部材Ａに付された位置合わせ用マークＭ１からの
反射光を直角方向に反射してカメラ２の方向へ進める。

【００１９】また、もう一方の面Ｓ２では、部材Ｂに付
された位置合わせ用マークＭ２からの反射光を直角方向
に反射させる。さらに、この面Ｓ２側に配置された直角
プリズムＰ２では、直角プリズムＰ１の面Ｓ２で反射し
た位置合わせ用マークＭ２からの反射光をその面Ｓ３で
直角方向に反射させ、再度直角プリズムＳ１の面Ｓ２で
反射させるようにしている。

【００２０】すなわち、部材Ｂに付された位置合わせ用
マークＭ２からの反射光は、一度直角プリズムＰ１の面
Ｓ２で反射した後、直角プリズムＰ２の面Ｓ３で反射し
て再度直角プリズムＰ１の面Ｓ２に当たり、カメラ２の
方向へ進む。

【００２１】このように配置された直角プリズムＰ２に
よって、位置合わせ用マークＭ１からの反射光が直角プ
リズムＰ１の面Ｓ１で反射する際の光路と、位置合わせ
用マークＭ２からの反射光が最初に直角プリズムＰ１の
面Ｓ２で反射する際の光路とのずれ、すなわち位置合わ
せ用マークＭ１、Ｍ２との間のオフセットＯＦ（図２参
照）による光路ずれを吸収することができる。

【００２２】つまり、位置合わせ用マークＭ１と位置合
わせ用マークＭ２との間にオフセットＯＦが設けられて
いても、最終的に直角プリズムＰ１の直角部分を中央と
した面Ｓ１、Ｓ２の同様な位置で位置合わせ用マークＭ
１、Ｍ２からの反射光を反射させてカメラ２で取り込む
ことができるようになる。

【００２３】この直角プリズムＰ１の直角部分には、加
工の際にナイフエッジ処理が施されている。すなわち、
直角プリズムＰ１の直角部分は、他の鋭角部分に比べて
加工の際の欠けが少ないため、面取りを施す必要がな
く、ナイフエッジ処理を施すことができる。

【００２４】図３は本実施形態における位置合わせ装置
を用いた場合の取り込み画像を示す図である。カメラ２
（図１参照）で取り込んだ画像としては、位置合わせ用
マークＭ１、Ｍ２（図１参照）からの反射光ｍ１、ｍ２
が同一画面上に現れることになる。また、画面の略中央
には、直角プリズムＰ１（図１参照）の直角部分に対応
する不感帯Ｎが写し出される。

【００２５】このような取り込み画像に基づく位置合わ
せを行うにあたり、先に説明したように、直角プリズム
Ｐ１（図１参照）の直角部分にはナイフエッジ処理が施
されていることから、その不感帯Ｎの幅ｄは非常に狭い
ものとなる。この不感帯Ｎの幅ｄとしては数μｍ程度が
望ましく、この程度にナイフエッジ処理を施すようにす
る。

【００２６】近年では、位置合わせ用マークＭ１、Ｍ２
の大きさが例えば数十μｍ角程度の小さなものから成
り、カメラ２の倍率を高めて位置合わせを行う必要があ
る。カメラ２を高倍率にすることで、これに伴い不感帯
Ｎの大きさも大きくなっていく。

【００２７】したがって、本実施形態のように、直角プ
リズムＰ１（図１参照）の直角部分にナイフエッジ処理
を施し、不感帯Ｎの幅ｄを位置合わせマークＭ１、Ｍ２
の大きさよりも小さい数μｍ程度にしておくことで、位
置合わせ用マークＭ１、Ｍ２からの反射光ｍ１、ｍ２の
画像を高い倍率で写し出した場合でも、不感帯Ｎによる
反射光ｍ１、ｍ２の取り込みの影響を受けずにすむこと
になる。

【００２８】位置合わせを行うには、この２つの反射光
ｍ１、ｍ２の画面上の距離が所定の値になるよう図１に
示す部材Ａ、Ｂの位置を調整して所定のオフセットをつ
けた位置合わせを行う。先に説明したように、画像にお
いて不感帯Ｎの影響がなくなることから、正確に反射光
ｍ１、ｍ２の画像を認識して位置合わせを行うことが可
能となる。

【００２９】なお、上記実施形態では、直角プリズムＰ
１、Ｐ２を用いて位置合わせ用マークＭ１、Ｍ２からの
反射光を反射させる例を説明したが、直角プリズムＰ
１、ＯＰ２の代わりに反射ミラーを用いるようにしても
同様である。

【００３０】また、部材Ａおよび部材Ｂとしては、半導
体素子および基板以外であってもどのような物を位置合
わせする場合であっても同様である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置合わ
せ装置によれば次のような効果がある。すなわち、２つ
の位置合わせ用マークを一括して画像読み取り手段で取
り込むにあたり、反射手段のエッジによる不感帯の影響
を受けることなく位置合わせ用マークの反射光を得るこ
とができ、画像読み取り手段によって的確に２つの位置
合わせ用マークを認識することが可能となる。

【００３２】これにより、画像読み取り手段の読み取り
倍率を高くした場合であっても、２つの位置合わせ用マ
ークを認識することができ、精度良く２つの部材の位置
合わせを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における位置合わせ装置を説明する
構成図である。

【図２】位置合わせの状態を説明する断面図である。

【図３】取り込み画像を示す図である。

【図４】従来の位置合わせ装置を説明する構成図であ
る。

【図５】従来の取り込み画像を示す図である。

【符号の説明】

１ 位置合わせ装置 ２ カメラ Ａ、Ｂ 部材 Ｍ１、Ｍ２ 位置合わせ用マーク Ｐ１、Ｐ２ 直角プリズム Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材に付された第１の位置合わせ
   用マークと第２の部材に付された第２の位置合わせ用マ
   ークとを対向させた状態で所定のオフセットをつけて位
   置合わせする位置合わせ装置において、 前記第１の位置合わせ用マークと前記第２の位置合わせ
   用マークとの間に配置され、前記第１の位置合わせ用マ
   ークからの反射光および前記第２の位置合わせ用マーク
   からの反射光を各々直角方向に反射させる第１の反射手
   段と、 前記第１の反射手段で反射した前記第１の位置合わせ用
   マークの反射光または前記第２の位置合わせ用マークの
   反射光のいずれか一方を直角方向に反射させて再度前記
   第１の反射手段で反射させる第２の反射手段と、 前記第１の反射手段で反射した前記第１の位置合わせ用
   マークからの反射光および前記第２の位置合わせ用マー
   クからの反射光を一括して取り込む画像取り込み手段と
   を備えていることを特徴とする位置合わせ装置。
2. 【請求項２】 前記第１の反射手段は直角プリズムから
   成ることを特徴とする請求項１記載の位置合わせ装置。
3. 【請求項３】 前記直角プリズムの直角を構成する２面
   によって各々前記第１の位置合わせ用マークからの反射
   光と前記第２の位置合わせ用マークからの反射光とを反
   射させることを特徴とする請求項２記載の位置合わせ装
   置。
4. 【請求項４】 前記直角プリズムの直角部分にはナイフ
   エッジ加工が施されていることを特徴とする請求項２記
   載の位置合わせ装置。